Un transformador es un dispositivo eléctrico que funciona según el principio de la ley del electromagnetismo de Faraday y se utiliza para aumentar o disminuir el voltaje de entrada. La ley de Faraday predice cómo interactuará un campo magnético con un circuito eléctrico para producir una fuerza electromotriz. Explica el proceso de inducción electromagnética, que es la base de muchos dispositivos y tecnologías eléctricos.
Hay varios tipos de transformadores disponibles con características únicas:
- Transformador de corriente: reduce o multiplica la corriente alterna.
- Transformador de potencia: transmite energía eléctrica de un circuito a otro sin cambiar la frecuencia.
- Transformador de potencial: convierte el voltaje de un valor más alto a un valor más bajo.
- Transformador de pulso: diseñado para transmitir pulsos eléctricos o señales de alta frecuencia con una distorsión mínima
- Transformador de RF: transfiere energía de un circuito a otro mediante inducción electromagnética
- Transformador de audio: transmite y modifica señales electromagnéticas entrantes en señales de salida mediante acoplamiento inductivo.
En este artículo, cubriremos los transformadores de corriente, que reducen las corrientes de alto voltaje a un valor más bajo, lo que a menudo proporciona una manera conveniente de monitorear de manera segura la corriente eléctrica de un dispositivo. Estos transformadores pueden proporcionar aislamiento galvánico en dispositivos de detección de corriente. Los ejemplos incluyen una fuente de alimentación de modo conmutado (SMPS), control de motor o balastros electrónicos para rayos.
Ahora que conocemos los conceptos básicos de cómo funciona un transformador de corriente, echemos un vistazo a este pequeño dispositivo.
Un transformador de corriente típico.
La marca en un transformador de corriente es importante, ya que informa el número de vueltas de su bobina secundaria. Los fabricantes utilizan formatos únicos para marcar cada dispositivo. Por ejemplo, el transformador de arriba tiene 54XXXC, donde tres dígitos reemplazan a la X, que representa las vueltas en la bobina secundaria. Entonces 54050C significaría que la bobina secundaria tiene 50 vueltas.
El paquete
Una vista del embalaje del transformador.
Este transformador tiene una carcasa de polímero fabricada con un material conocido como UL94 V-0, que cumple con los estándares RoHS. RoHS significa Restricción de Sustancias Peligrosas y cumplimiento significa que una autoridad independiente ha probado un producto para detectar ciertas sustancias prohibidas.
UL 94 se refiere a un estándar de inflamabilidad del plástico publicado por Underwriters Laboratories. La norma clasifica los plásticos, normalmente utilizados en dispositivos electrónicos, según cómo se queman en diversas orientaciones.
Los dos últimos números alfanuméricos representan una clasificación de llama. Por tanto, V-0 significa que las llamas se disiparán en un máximo de 10 segundos, sin quemar el material.
Los devanados y la estructura del pasador.
Los devanados dentro de un transformador de corriente.
Los cables de cobre se utilizan como conductores de corriente en la parte inferior de este transformador de corriente. Hay seis terminales, de los cuales dos están conectados al devanado secundario y cuatro al devanado primario.
El devanado primario tiene un área de sección transversal mayor porque la resistencia del cable es inversamente proporcional a su área de sección transversal. La corriente de entrada del transformador debe ser mayor que la corriente secundaria. Por lo tanto, las bobinas secundarias tienen un área de sección transversal más pequeña para minimizar la densidad del flujo magnético.
Hay dos bobinas primarias en este dispositivo con una relación de 1:1, lo que mejora la capacidad de corriente segura del transformador.
La estructura del pasador
La estructura del transformador de corriente.
Este transformador de corriente es un dispositivo de seis pines. Los pines sirven como terminales de entrada y salida. Una ranura circular en la esquina inferior izquierda del transformador identifica la estructura del pasador.
Los devanados primarios están conectados a los pines 1 y 6, luego a 2 y 5, y luego a 3 y 4 del devanado secundario. La relación de rotación del dispositivo es 1:1:200, donde 200 es la relación de rotación de la bobina secundaria.
La estructura interna
La estructura interna del cableado del transformador de corriente.
La carcasa de polímero del transformador se abrió con cuidado para ver cómo se superponen los devanados de cobre. Los devanados están colocados concéntricamente para reducir la fuga de flujo en el transformador.
Los devanados primarios de un transformador de corriente.
Núcleo y bobinas
Hay dos devanados primarios de una sola vuelta, que se superponen al devanado secundario. Los aisladores de barniz o esmalte separan los devanados primario y secundario. El transformador también cuenta con aislamiento interno para evitar cortocircuitos en los conductores.
El núcleo y las bobinas del transformador de corriente.
Después de retirar algunos cables de cobre, es posible ver “el núcleo” del transformador. Este es un diseño toroidal, donde el conductor rodea firmemente el núcleo central sin espacio de aire.
El núcleo de ferrita toroidal transfiere energía a través de un campo magnético. Se utiliza para reducir las pérdidas en altas frecuencias.
El núcleo de ferrita toroidal dentro del transformador de corriente.